混凝土梁电化学修复后的耐久性能及力学特征

电化学修复技术可对耐久性劣化的混凝土结构进行耐久性提升,然而也会引起黏结性能降低、混凝土孔隙结构改变、钢筋氢脆等负面效应,进而影响构件整体的服役性能.为探明电化学除氯和双向电迁处理后混凝土梁的耐久性能及力学性能,本文结合氯离子含量梯度变化和弱极化曲线等对比分析了电化学修复后梁的抗腐蚀性能,结合荷载挠度曲线、钢筋与混凝土应变、裂缝分布等对比分析了静力力学性能.研究结果表明:电化学修复能有效去除钢筋表面氯离子,使钢筋恢复钝化,但钢筋笼内氯离子迁移效率相对较低;通电参数选取较小时电化学修复不影响混凝土梁的刚度和承载能力,但通电量较大时承载能力减小,延性退化较为明显.基于试验结果,本文建议电化学修复采用的通电参数需综合考虑耐久性提升效果及对力学性能损伤作用,以满足结构耐久性和安全性的要求.     

不同电流密度下混凝土裂缝电沉积产物的分布特性

选用ZnSO_4作为电沉积溶液,以混凝土裂缝处电阻及裂缝填充深度为评价指标,研究电流密度对电沉积修复钢筋混凝土裂缝效果的影响及对沉积物矿物成分和微观形貌的影响。研究结果表明:经过电沉积修复36d,混凝土试件电阻显著增加,电阻增加速率随着通电时间增加而减小,电流密度越大,早期电阻增加速率越快,但裂缝填充深度越小。X射线衍射结果表明,沉积物主要矿物成分为ZnO。电镜扫描结果表明,沉积物颗粒大小随着电流密度增大而变大,电流密度越小,沉积物排列越有序,结构越致密。     

电化学沉积影响混凝土孔隙结构的试验及分析

针对电化学沉积技术在修复混凝土裂缝的同时导致混凝土孔隙结构非均匀演变问题,利用压汞法测得经不同电流密度、溶液浓度电化学沉积处理后混凝土孔径分布,研究电化学沉积中电化学参数对孔隙结构演变的影响规律。研究结果表明:在电化学沉积过程中混凝土内部分别发生沉积与分解反应。电化学沉积60 d后,阳极与阴极附近混凝土均表现为小孔占比增加。随电流密度增加,阴极附近混凝土孔隙率单调增加,阳极附近混凝土孔隙率则呈非单调变化趋势。随电化学沉积溶液浓度增加,阴极与阳极附近混凝土孔隙率均单调递减。经电化学沉积技术处理的混凝土,内部孔隙结构依然具有分形特征,除了电流密度为3 A/m~2的试件,其他试件在电化学沉积修复后其孔隙结构分形维数均增加。     

基于双向电迁移的开裂混凝土除氯阻锈效果

采用双向电迁移（BIEM）方法对沿海环境下的开裂混凝土进行修复,以排除裂缝附近富集的氯离子,并对钢筋进行阻锈防护. 通过测定阻锈剂浓度、氯离子质量分数以及钢筋极化曲线,研究不同裂缝宽度下BIEM的作用效应,并通过氯离子迁移特征试验对氯离子的迁移规律加以验证. 试验结果表明：开裂混凝土双向电迁移后,钢筋腐蚀电位均能恢复至较高水平;当裂缝宽度较小时,混凝土保护层中氯离子的迁移规律与未裂混凝土相近;当裂缝宽度大于0.3 mm时,裂缝处的氯离子排出效率随裂缝宽度的增加有所提高,但离裂缝较远处的氯离子排出效率有所降低.     

基于连续介质损伤力学的坑蚀钢筋高周疲劳寿命与损伤分析

以实测HRB400钢筋的疲劳损伤模型参数为基础,结合加速锈蚀钢筋蚀坑形貌和疲劳试验结果,通过二次开发在Abaqus平台上实现了坑蚀钢筋高周疲劳寿命预测和损伤过程分析.结果表明:坑蚀钢筋高周疲劳寿命预测结果与试验值吻合较好;坑蚀钢筋蚀坑处存在应力集中,疲劳损伤主要集中在蚀坑底部附近,疲劳前期和中期损伤发展缓慢,疲劳后期疲劳损伤迅速累积;坑蚀钢筋弹性模量随循环加载次数的增加而降低;坑蚀钢筋蚀坑底部的应力在疲劳后期迅速降至较低值,并向周边转移,应力重新分布.     

不同电流密度下混凝土裂缝电沉积产物的分布特性

选用ZnSO₄作为电沉积溶液,以混凝土裂缝处电阻及裂缝填充深度为评价指标,研究电流密度对电沉积修复钢筋混凝土裂缝效果的影响及对沉积物矿物成分和微观形貌的影响。研究结果表明：经过电沉积修复36 d,混凝土试件电阻显著增加,电阻增加速率随着通电时间增加而减小,电流密度越大,早期电阻增加速率越快,但裂缝填充深度越小。X射线衍射结果表明,沉积物主要矿物成分为ZnO。电镜扫描结果表明,沉积物颗粒大小随着电流密度增大而变大,电流密度越小,沉积物排列越有序,结构越致密。     

电化学修复后钢筋混凝土黏结性能演变规律

针对电化学修复技术导致修复后结构内钢筋混凝土黏结性能退化问题,通过中心拉拔实验获取电化学修复后钢筋混凝土黏结滑移曲线,研究电化学修复参数（电流密度和通电时间）对钢筋混凝土黏结性能的影响规律,通过实验结果进行模型参数分析,建立基于电流密度和通电时间两个控制变量的黏结强度劣化模型。研究结果表明:电通量较小的情况下,钢筋混凝土黏结性能损失较小;不控制通电参数的电化学修复技术导致黏结强度下降明显,采用5 A·m–2的电流开展28 d的恒电流通电,试件的最大黏结力损失量高达56.9%;本文提出的劣化模型可以定量表征电化学修复后试件黏结强度折减情况,模型的数值模拟结果与本文及其他文献的实验结果均有较好的一致性,相关系数分别为0.9606和0.9745。      

基于多级电迁的混凝土内氯离子动态控制效果

为了高效排除钢筋附近与保护层内的氯离子,预埋碳纤维网作为内置电极对氯盐环境下的混凝土试件进行多级电迁的试验,研究其除氯效果. 利用碘离子迁移特征试验对离子迁移过程作直观效果反映,评价多级电迁对离子的迁移功能. 通过设置不同层数内置电极,定量研究电迁后试件内残余氯离子质量分数与空间分布. 结合既有结构氯离子质量分数调研数据,讨论基于多级电迁的混凝土结构长寿命防护策略. 结果表明：多级电迁对氯离子控制效果更显著,三级电迁作用下保护层除氯效果分别是两级电迁和单级电迁的1.20倍与2.26倍.